Mikrofaserfreisetzung durch Textilien. Vermeidungsstrategien und Konsumentenverhalten hinsichtlich Mikroplastik in Textilien

Inhaltsverzeichnis

Abstract

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einführung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit

2. Grundlagen Polymere
2.1 Eigenschaften von Kunststoffen
2.2 Begriffsdefinition Biopolymere
2.3 Kunststoffproduktion im Wandel der Zeit

3. Mikroplastik
3.1 Was ist Mikroplastik?
3.2 Primäres und sekundäres Mikroplastik
3.2.1 Ausmaß primäres Mikroplastik
3.2.2 Ausmaß sekundäres Mikroplastik
3.2.3 Zusammenfassung
3.3 Vorkommen und Befunde
3.4 Auswirkungen auf die Umwelt
3.5 Gibt es erste Vermeidungsstrategien?

4. Textilfasern
4.1 Klassifizierung
4.2 Anforderungen und Eigenschaften
4.3 Marktentwicklung
4.4 Warum wurden Chemiefasern erfunden?

5. Der Weg von Mikroplastik ins Meer
5.1 Funktionsprinzip der Kläranlage
5.2 Problem der Kläranlage
5.3 Reinigungsgrad
5.4 Vierte Reinigungsstufe

6. Herstellung Chemiefasern
6.1 Erspinnen von Filamenten
6.2 Verstrecken
6.3 Texturieren
6.4 Herstellung Stapelfasern
6.5 Garnherstellung
6.6 Flächengebilde

7. Mikroplastik aus Textilien
7.1 Einflüsse durch die Textilherstellung
7.2 Bisherige Untersuchungen der Textilfasern
7.2.1 Faserfreisetzung unterschiedlicher Materialien
7.2.2 Einfluss von Waschmittel und Co
7.2.3 Zusammenhang zwischen Waschgängen und Faserverlust
7.2.4 Beeinflussung durch die Oberflächenbeschaffenheit
7.2.5 Sonstige Einflussfaktoren
7.3 Gibt es einen Lösungsansatz gegen das Problem der Mikrofasern?

8. Empirische Studie: Konsum, Verbraucherverhalten
8.1 Allgemeines Konsumverhalten in Bezug auf Kleidung
8.2 Allgemeines Umweltbewusstsein der Teilnehmer
8.3 Kenntnisse über die Entstehung von Mikroplastik
8.4 Zusammenhang von Bewusstsein und Konsumverhalten
8.5 Bereitschaft zur Änderung des Konsumverhaltens
8.6 Diskussion

9. Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt das Thema Mikrofaserfreisetzung durch Textilien und gibt einen Überblick über die unterschiedlichen Einflüsse der Entstehung von Mikrofasern. Dabei wird in dem theoretischen Teil der Herstellungsprozess von Textilien aufgezeigt und anhand dessen mögliche Faktoren, die zur Mikrofaserfreisetzung beitragen können ge­nannt. Danach wird auf die Ergebnisse bisheriger Textilstudien eingegangen und die bedeut­samsten Parameter, welche die Mikrofaseremissionen beeinflussen dargelegt. In der weiter­en Be­arbeitung werden diverse Vermeidungsstrategien erläutert und deren Umsetz­barkeit diskutiert.

Die Basis der Arbeit liegt in dem darauffolgenden empirischen Teil der Konsumenten- umfrage. Die Teilnehmer werden zu ihrem Konsumverhalten in Bezug auf Kleidung, sowie zum Thema Mikroplastik befragt. Das Ziel liegt darin herauszufinden, welcher Wissens­stand bereits vorhanden ist und welcher Standpunkt zum Thema Mikroplastik durch Textili­en vertreten wird. Die Bereitschaft zur Änderung des Konsumverhaltens wird analysiert, um abschließend eine Aussage darüber treffen zu können, ob die Konsumenten zur Ver­mei­­dung der Mikrofaserfreisetzung durch Textilien beitragen können.

This paper work with the topic microfiber release through textiles gives an overview about the different influences regarding the microfiber release. The theoretical part describes the production process of textiles and shows possible factors that might contribute the microfiber release. After that the results of previous studies were expound and the main parameters influencing the microfiber emissions are shown. Subsequently, various strate­gies to avoid the emissions are explained and their practicability is discussed.

The basis of the work is the following empirical part through a consumer survey. The participants were asked about their consumer behavior regarding to clothes and also about the topic microplastics. The aim is to find out what kind of knowledge already exists and which position in relation to microfibers from textiles is represented. The willingness of changing the consumption behavior is analyzed to make a final statement, whether the consumers can prevent the microfiber release or not.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Aufbau der verschiedenen Kunststoffgruppen

Abbildung 2 Unterscheidung Biopolymere und konventionelle Kunststoffe

Abbildung 3 Verlauf der Kunststoffproduktion in Europa und der Welt

Abbildung 4 Ausmaß der Quellen von Mikroplastik in Europa

Abbildung 5 Eintragsquellen für Mikroplastik im Meer

Abbildung 6 Übersicht über die Verbreitung und Auswirkungen von Mikroplastik

Abbildung 7 Klassifizierung der Textilfasern

Abbildung 8 Weltweite Produktionsmenge von Fasern seit 1975

Abbildung 9 Fasereinsatz für Bekleidung in Deutschland

Abbildung 10 Verschiedene Einflüsse der Mikrofaserfreisetzung von Textilien

Abbildung 11 Vergleich Konzentration Mikroplastikpartikel im Laufe der Reinigung

Abbildung 12 Die drei Spinnverfahren in der Übersicht

Abbildung 13 Nicht texturiertes und texturiertes Filamentgarn

Abbildung 14 Textilstrukturen

Abbildung 15 Zweistufiger Zwirn

Abbildung 16 Aufnahme des Pilling Effekts

Abbildung 17 Freigesetzte Faseranzahl pro 6 kg Wäsche

Abbildung 18 Faserverlust durch Zugabe von Zusatzstoffen

Abbildung 19 Faserfreisetzung ohne und mit der Zugabe von Waschmittel

Abbildung 20 Faserverlust der ersten 5 Waschgänge unterschiedlicher Materialien

Abbildung 21 prozentualer Faserverlust der ersten 10 Waschgänge

Abbildung 22 Faserverlust bezogen auf die Oberflächenbeschaffenheiten

Abbildung 23 Faserfreisetzung unterschiedlicher Oberflächen

Abbildung 24 Häufigkeit des Kleidungskaufes der Teilnehmer

Abbildung 25 Bevorzugte Quelle des Bezuges von Kleidung der Teilnehmer

Abbildung 26 Einflussfaktoren des Konsumverhaltens

Abbildung 27 Beiträge der Teilnehmer zum Umweltschutz

Abbildung 28: Vergleich Gruppe 1 und 2

Abbildung 29: Bereitschaft zu Gegenmaßnahmen der Mikrofaserfreisetzung

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Größenklassifizierung laut Europäische Arbeitsgruppe zu marinem Müll

Tabelle 2 Die Fasern und ihre verschiedenen Eigenschaften

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einführung

Seit den letzten Jahren gehen immer mehr Bilder von schwimmendem Plastik auf den Meeren um die Welt. Die Tatsache, dass die Entsorgung von Kunststoff enorme Auswirkun­gen auf die Umwelt hat, ist längst kein Geheimnis mehr. Doch nicht nur das offensichtlich zu erkenn­ende Plastik an der Oberfläche der Meere wird zum Problem, denn auch der Begriff Mikroplastik erhält seit einiger Zeit vermehrte Aufmerksamkeit. Unter dem Begriff Mikroplastik handelt es sich um synthetische Polymere von mikroskopisch kleinster Größe. Diese kleinen Kunst­stoff­teile findet sich im Wasser, in der Luft und im Boden wieder. Das Problem von Mikroplastik ist, dass sie sich kaum wieder aus der Umwelt entfernen lassen. Besonders gefährlich wird Mikroplastik für Meerestiere, die den Kunststoff aufgrund seiner geringen Größe leicht über die Nahrung aufnehmen können. Mikroplastik hat viele Quel­len als Ursache, in der folgenden Arbeit liegt der Fokus jedoch auf der Verbreitung durch synthetische Kleidung.

1.1 Problemstellung

Einen großen Einfluss auf die Verbreitung von Mikroplastik hat die Textilindustrie, denn Tex­­ti­­lien aus synthetischen Fasern zählen zu den Hauptquellen von Mikropartikeln im Meer. Diese Fasern wirken sich negativer auf die Umwelt aus, als vielen Menschen bewusst ist, denn während des Waschvorgangs der Kleidung lösen sich die Fasern und gelangen ins Abwasser. Das Problem hierbei ist, dass Kläranlagen nicht dazu in der Lage sind, unser Abwasser vollständig von den mikroskopisch kleinen Teilchen zu befreien. Somit landen die Fasern unserer synthetischen Kleidung letztendlich in der Umwelt. Chemiefasern sind nicht biologisch abbaubar und verweilen daher mehrere tausend Jahre in der Umwelt.

Vor allem der starke Massenkonsum und ständig wechselnde Modetrends tragen erheblich zu diesem Problem bei, denn mit jedem neuen Kleidungsstück gelangen mehr Mikrofasern in die Umwelt.

Das Verhältnis zu Kleidung hat sich in den letzten Jahren gewandelt, anstelle von zwei Kollektionen im Jahr sind es mittlerweile bis zu zwölf. (vgl. Nina, 2015) Wer günstig an Mode kommen will, hat vielerlei Möglichkeiten diese zu erwerben, seien es Billig­discounter oder Lieferungen aus China. Wirft man einen Blick auf das Sortiment dieser Fast Fashion, ist ein Pullover aus natürlichen Fasern nur noch mit Glück zu finden. Die Auswahl an kostengünstiger Kleidung aus synthetischen Fasern ist hingegen riesengroß. Im Verlauf dieser Arbeit sollen die Einflussfaktoren der Faserfreisetzung, sowie mögliche Lösungs­ansätze dieser Problematik bewertet werden.

1.2 Zielsetzung

Das konkrete Ziel dieser Arbeit ist eine Analyse des Verbraucherbewusstseins, in Bezug auf die Bedeutung und Problematik von Mikroplastik. Zudem wird das Konsumverhalten der Deutschen Bevölkerung mittels einer Umfrage untersucht und ausgewertet, um anschlie­ßend Rück­schlüsse über die Bereitschaft zur Konsumänderung festzustellen. Ein Zwischen­ziel besteht darin, ein Verständnis über die Verbreitung von synthetischen Mikrofasern durch Textilien zu erlangen. Es soll geklärt werden, durch welche Faktoren die Freisetzung der Fasern beeinflusst wird und dargestellt werden, wie die Konsumenten die Emissionen verringern können. Sind Konsumenten alleine dazu in der Lage, die Mikrofaserfreisetzung zu ver­mindern? Wie sinnvoll sind bereits vorhandene Lösungsansätze?

1.3 Aufbau der Arbeit

Insgesamt besteht die vorliegende Arbeit aus neun Kapiteln. Nachfolgend wird der Überblick über den chronologischen Aufbau gegeben.

Zu Beginn der Arbeit werden in Kapitel 2 die Grundlagen der Polymere, sowie deren Eigenschaften dargelegt. Zudem wird ein Überblick über den Wandel der Kunststoff- produktion der letzten Jahre aufgezeigt.

In Kapitel 3 wird der Begriff Mikroplastik erläutert. Dabei wird das Ausmaß der ver­schiedenen Emissionsquellen dargestellt und die Problematik für Mensch und Umwelt geklärt.

In Kapitel 4 der Arbeit werden die Textilfasern und deren Eigenschaften näher betrachtet. Ebenso wird die Bedeutung der Chemiefasern dargelegt.

In Kapitel 5 wird das Funktionsprinzip der Kläranlage verdeutlicht. In diesem Zusammen­hang soll die Problematik der Rückhaltung von Mikrofasern erklärt werden.

In Kapitel 6 wird der Herstellungsprozess der Textilien betrachtet.

In Kapitel 7 soll anhand dieser Vorkenntnisse deutlich gemacht werden, welche Faktoren der Herstellung die Faserfreisetzung beeinflussen können. Danach werden bisherige For­schungs­ergebnisse verschiedener Studien präsentiert.

In Kapitel 8 werden mithilfe einer Verbraucherumfrage diverse Fragen zum Konsum- verhalten behandelt. Die Zielsetzung besteht darin herauszufinden, welcher Wissensstand bereits vorhanden ist und welcher Standpunkt zum Thema Mikroplastik durch Textilien vertreten wird. Eine zentrale Frage ist, ob Verbraucher dazu bereit sind, etwas an ihrem Konsum­verhalten zu ändern.

Das Kapitel 9 zieht schlussendlich ein Fazit in Bezug auf mögliche Lösungswege zur Vermeidung der Freisetzung von synthetischen Mikrofasern. Dabei werden insbesondere auf die Rolle der Konsumenten und die Änderung ihres Konsumverhaltens eingegangen. Zudem beinhaltet es einen Ausblick in die Zukunft.

Im folgenden Kapitel soll der Begriff Polymer verständlich gemacht werden, um ein Grund­verständnis für die Thematik der vorliegenden Arbeit zu erlangen. Zudem wird der Begriff Biopolymer näher erläutert. Nach einem Einblick in die verschiedenen Eigenschaften von synthetischen Polymeren wird auf den Verlauf der Gesamtproduktion von Kunststoffen ein­ge­gangen.

2. Grundlagen Polymere

Ein Polymer ist ein chemischer Stoff, der aus vielen langkettigen Makromolekülen besteht. Diese Makromoleküle sind aus kleineren Molekülen, den Monomeren, fadenförmig aufge­baut. Es wird von Polymer gesprochen, sobald „mindestens 1000 Atome über chemische Verbindungen miteinander verknüpft werden.“ (vgl. Bonten, 2014: 14) Die Anordnung dieser Atome ist entscheidend für die jeweiligen Eigenschaften des Polymers. (vgl. Simon & Kemnitz, 2011: 380)

Je nach Herkunft der Polymere werden sie unterschiedlich klassifiziert. Hierbei wird zwischen drei Klassen unterschieden: den natürlichen Polymeren, den halbsynthetischen Polymeren und den synthetischen Polymeren.

Die natürlichen Polymere werden aus Pflanzen oder Lebewesen synthetisiert. Beispiele für diese Polymere sind Proteine, Lignin und Zellulose. (vgl. Kabasci)

Bei einem Kunststoff handelt es sich um einen Festkörper, dessen Grundbestanteil „ganz oder teilweise durch Synthese hergestellt“ (Häusler, 1994: 111) wurde. Aus diesem Grund zählen die folgenden zwei Polymergruppen zu der Gruppe der Kunststoffe.

Halbsynthetische Polymere sind chemisch veränderte natürliche Polymere. Als Ausgangs­stoff dienen häufig Cellulose oder Proteine. Synthetische Polymere werden meist aus dem Ausgangs­stoff Erdöl durch Polymerisation gewonnen. (Häusler, 1994: 111)

2.1 Eigenschaften von Kunststoffen

Die Welt der Kunststoffe ist vielfältig, wodurch der Überblick leicht verloren werden kann. Zur Orientierung werden die synthetischen Polymere nach ihren Verarbeitungs­bedingungen in drei verschiedene Gruppen klassifiziert: Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Thermoplaste bestehen aus vielen, langen Molekülketten, die linear oder verzweigt vorliegen. Sie lassen sich durch die Zufuhr von Wärme ab einer bestimmten Temperatur umformen und verweilen nach Abkühlung in dieser Form. Die Molekülketten sind in der Lage sich durch erneutes Erwärmen wiederholt aneinanderzuketten. Somit ist der Ver­formungs­vorgang von Thermoplasten reversibel und die Kunststoffe wiederverwendbar. Beispiele sind PE sowie PA. (vgl. Häusler, 1994: 115)

Im Gegensatz zu den thermoplastischen Stoffen sind Duroplasten sehr hoch vernetzte Kunststoffe und können nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden, da ihre Glas­übergangs­temperatur oft über der Zersetzungstemperatur liegt. Somit sind Duroplaste nicht wiederverwendbar. (vgl. K-online, 2015)

Elastomere ähneln in ihrem Aufbau den Thermoplasten, bestehen jedoch aus weit­maschigen, leicht vernetzten Molekülketten. Die besondere Eigenschaft dieser Kunststoffe ist ihre Dehnbarkeit, denn unter Druck und Zugbelastung sind diese in der Lage sich zu ver­formen. Die neue Form kann jedoch nicht beibehalten werden, denn nach dem Druck versetzt sich der Kunststoff wieder in seine ursprüngliche Ausgangssituation. Die Wieder­verwendung von Elastomeren ist schwer bedingt, da sie nicht schmelzbar sind. (vgl. K-online, 2015)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Aufbau der verschiedenen Kunststoffgruppen Maschinenbauwissen.de

Ein großer Vorteil der Kunststoffe ist ihre Leichtigkeit, denn mit einer Dichte zwischen 800 und 2200 kg/m³ sind diese um einiges leichter als Metall oder Keramik. Außerdem besitzen viele Technopolymere eine gute Zähigkeit und brechen daher nicht so leicht. Die niedrigen Verarbeitungs­temperaturen der Stoffe sind zudem energiesparend und liegen in einem Bereich zwischen 250 bis 300°C. Viele Kunststoffe werden unter anderem als Dämmstoffe eingesetzt, da ihre Wärmeleitfähigkeit deutlich unter der von Metallen liegt. (vgl. Hevo-plastics)

Trotz der vielen Vorteile von Kunstoffen werden diese meist nur unter der Beigabe sogenannter Additive verwendet. Durch deren Anwendung können die Kunststoffeigen­schaften je nach Anwendungsbereich gezielt verbessert werden.

Die wichtigsten Eigenschaften der Technopolymeren Werkstoffe stehen leider im Wider­spruch zum aktuellen ökologischen Anspruch. Besonders stehen dabei die Materialmerk­male, welche die Stabilität und Persistenz betreffen im Vordergrund. Diese Werkstoffeigen­schaften gefährden die Umwelt, denn Kunststoffe sind schlecht in ihrem Abbau, da die Zersetzung oftmals Jahre oder sogar Jahrhunderte dauert. Eine Plastiktüte benötigt in der Regel zehn bis 20 Jahre für ihre Zersetzung, eine Plastikflasche 450 Jahre. (vgl. Bertling J.) Aufgrund dieser Zahlen sind eine vorschriftsgemäße Entsorgung und der richtige Umgang mit Kunststoffen nicht zu vernachlässigende Schritte, um die Umwelt so gut wie möglich zu schützen.

2.2 Begriffsdefinition Biopolymere

Kunststoffe sind gefährlich für die Umwelt, da sie sehr langlebig sind und vor allem aus den Meeren nicht mehr zu entfernen sind. (vgl. Verbraucherzentrale, 2018) Für das Ver­ständ­nis dieser Arbeit ist es bedeutsam zu Beginn die folgenden Begrifflichkeiten zu klären.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Unterscheidung Biopolymere und konventionelle Kunststoffe (Endres & Siebert-Raths, 2009)

Vor allem im Supermarkt, wenn es um die Wahl der Kunststofftüten geht, sind dem ein oder anderen Begriffe wie Biokunststoff, biobasiert oder biologisch abbaubar schon einmal begegnet. Was wird darunter verstanden? Vor allem der Begriff Biopolymer führt immer wieder zu Missverständnissen und wird daher geklärt (Abb.2).

Biopolymer: Dieser Begriff ist sozusagen der Überbegriff der biobasierten und der bio­logisch abbaubaren Kunststoffe. Alleine durch das Wort Biokunststoff kann keine Aussage darüber getroffen werden, ob das Produkt aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wurde, ob es biologisch abbaubar ist, oder ob beide Eigenschaften vereint auftreten. (vgl. Endres & Siebert-Raths, 2009: 5-7)

Biologisch abbaubar: Sobald ein Produkt durch Mikroorganismen in seine elementaren Bestandteile zersetzt werden kann, wird von biologischer Abbaubarkeit gesprochen. Laut DIN EN 13432 darf von einem biologisch abbaubaren Kunststoff gesprochen werden, wenn sich nach einer festgeschriebenen Zeit, unter bestimmten Umgebungsbedingungen, mindestens 90% des Ausgangsmaterials zu Wasser, CO2 und Biomasse abbauen. Die chemische Struktur eines Stoffes ist dabei entscheidend und zeigt auf, ob dieser ökologisch abbaubar ist. Dementsprechend sind nicht alle biologisch abbaubaren Kunststoffe auch aus nachwachsenden Rohstoffen. (vgl. Stallmann, 2017)

Biobasiert: Biobasierte Kunststoffe bestehen vollständig oder nur teilweise aus nachwachs­enden Rohstoffen der Natur. Der Hauptzweck dieser Kunststoffe ist es, eine Alternative für die immer knapper werdenden Ölvorräte aufweisen zu können. Doch auch hier gilt: Nicht jeder biobasierte Kunststoff ist automatisch abbaubar. (vgl. Bonten, 2014: 439)

2.3 Kunststoffproduktion im Wandel der Zeit

Kunststoffe sind günstig, leicht zu verarbeiten, vielseitig einsetzbar (vgl. Fath, 2019: 7) und sind somit das ideale Material für viele Bereiche. Rein umwelttechnisch gesehen weisen Kunst­stoffe jedoch viele Probleme auf: Wie bereits erwähnt verrotten sie nicht und bleiben daher ewig in der Umwelt. Kunststoffe zersetzen sich lediglich zu Mikropartikeln und werden daher kleiner. Zu einer vollständigen Zersetzung sind Mikroorganismen allerdings nicht in der Lage. (Umweltbundesamt, 2017) Außerdem können sie nicht immer recycelt werden und verbrauchen die immer knapper werdenden Ölvorräte. Trotz dieser negativen Aspekte werden weltweit so viele Kunststoffe produziert wie noch nie zuvor.

Abbildung 3 gibt Aufschluss über die Entwicklung der Kunststoffproduktion auf der Welt und in Europa von den 1950 Jahren bis in das Jahr 2017. Bei Betrachtung des Diagramms fällt ein beinahe kontinuierliches Wachstum der weltweiten Kunststoffproduktion auf. In den 13 Jahren zwischen 1989 und 2002 ist die weltweite Produktion um das Doppelte angestiegen. Zwischen 2002 und 2015 stieg die Produktion immer noch um 161% an. Wird der Verlauf der weltweiten Produktion betrachtet, ist davon auszugehen, dass sich die Produktionsmengen auch in den kommenden Jahren weiter erhöhen werden. Laut einer Studie des Wuppertaler Instituts Instituts wird sich die weltweite Kunststoffproduktion bis zum Jahre 2030 um weitere 28% erhöhen. (vgl. Fath, 2019: 8)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Verlauf der Kunststoffproduktion in Europa und der Welt (vgl. Hohmann, 2019)

Anders sieht es bei dem Verlauf der Kunststoffproduktion in Europa aus. Im Jahr 2017 ist die Produktionsmenge so hoch, wie diese bereits im Jahre 2007 einmal war. Das Jahrzehnt dazwischen weist keine erkennbaren Schwankungen auf. (vgl. Hohmann, 2019) Es ist zu vermuten, dass sich die Kunststoffproduktion in Europa auch in den kommenden Jahren nicht drastisch erhöhen wird.

3. Mikroplastik

In diesem Abschnitt wird der Begriff Mikroplastik erklärt. Außerdem werden die ver­schiedenen Quellen von Mikroplastik sowie deren Ausmaß dargelegt. Um die Problematik der kleinen Plastikteile vollkommen zu verstehen, werden danach die Auswirkungen auf die Umwelt erläutert.

3.1 Was ist Mikroplastik?

Plastik ist die am weitesten verbreitete Art von Meeresschutt, die in den Ozeanen und Meeren gefunden wird. (vgl. NOAA, 2018) Die Kunststoffabfälle kommen dabei in ver­schiedenen Größen vor, denn von auffallenden Plastiktüten bis hin zu mikroskopisch kleinen Teilchen ist alles zu finden. Bei dem sogenannten Mikroplastik handelt es sich um feste, unlösliche synthetische Polymere, die mit dem bloßen Auge nur schwer erkennbar sind. (vgl. Glinka, Bund) Hinsichtlich der genauen Größendefinition herrscht jedoch noch Uneinigkeit.

Laut Browne et al. (2011: 2) und der Kosmetikindustrie handelt es sich erst ab einem Durch­messer kleiner einem Millimeter um Mikropartikel. (vgl. Essel et al., 2015: 9) In der Meeres­strategie - Rahmenrichtlinie (MSRL) gilt der Begriff Mikroplastik nur für Kunststoffpartikel, die kleiner als fünf Millimeter sind. (vgl. Essel et al., 2015: 9) Hierbei fällt auf, dass keine dieser Referenzen eine Mindestgrenze für den Durchmesser vorgeben. Das Umwelt­bundesamt (UBA) begründet dies damit, dass durch eine Mindestgröße nicht alle mögliche Aus­wirkungen betrachtet werden würden und stellen zusammen mit der Technische Arbeits­gruppe zu Meeresabfällen (TG ML) die in Tabelle 1 ersichtliche Klassifizierung der typ­ischen Kunststoffgrößen vor. Das UBA entscheidet sich dafür, alle Kunststoffpartikel zwischen einem Mikrometer und fünf Millimetern Durchmesser als Mikroplastik zu bezeichnen, denn Einzelpartikel lassen sich nur bis zu einer Größe von einem Mikrometer nach­weisen. (vgl. Essel et al., 2015: 10)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Größenklassifizierung laut Europäische Arbeitsgruppe zu marinem Müll (vgl. Essel et al. 2015: 10)

Mikroplastik kommt in verschiedenen Formen vor. Zu den häufigsten Typen gehören Mikro­beads (z.B. in der Kosmetik), Pellets bzw. Granulat (Rohmaterial für Produkte aus Kunststoff), Mikrofasern (aus Kleidung), Feinstpartikel (z.B. durch Autoreifen) und Frag­mente (Kunststoffbruchstücke). (vgl. Bertling, 2018: 16) Diese fünf Typen von Mikroplastik sind einer weiteren Einteilung in primäres und sekundäres Mikroplastik unterlaufen.

3.2 Primäres und sekundäres Mikroplastik

Je nach Vorgeschichte der Kunststoffpartikel wird zwischen primärem und sekundärem Mikro­plastik unterschieden. (vgl. Fath, 2019: 9)

Primäres Mikroplastik umfasst Kunststoffgranulate und Mikrobeads, die industriell in mikroskopischer Größe hergestellt werden. Diese Granulate werden entweder zur Kunst­stoff­weiterverarbeitung eingesetzt, oder finden Anwendung in diversen Kosmetikartikeln sowie Zahnpflegeprodukten. (vgl. Deutscher Bundestag, 2016: 5) Die primären Mikro­plastik­partikel gelangen durch die Nutzung der genannten Produkte meist durch die Abwasser­entsorgung in die Umwelt.

Sekundäres Mikroplastik ist die „Folgeerscheinung des Abbaus größerer Kunststoffteile durch Sonnen-/UV-Licht, Mikroorganismen, Oxidation oder durch mechanischen Abrieb“. (Liebmann, 2015: 11) Es entsteht also durch die Zersetzung von großen Kunststoffteilen, durch den Abrieb der Autoreifen oder durch das tägliche Waschen der Kleidung. (vgl. Deutscher Bundestag, 2016: 5)

3.2.1 Ausmaß primäres Mikroplastik

Als eine der Quellen des primären Mikroplastiks zählen, wie bereits erwähnt Basispellets, die durch unsachgemäßen Transport verloren gehen können. Eine Studie der Beteiligungs- und Kunststoffverwertungsgesellschaft (BKV) sagt aus, dass der Pelletverlust in Europa 0,1 bis 1 Prozent der europäischen Kunststoffproduktion ausmacht. (vgl. Essel et al. 2015: 26-27) Im Jahre 2016 wären das bei einer Gesamtproduktion von etwa 60 Millionen Tonnen (vgl. PlasticsEurope, 2018: 18) zwischen 60.000 und 570.000 Tonnen Mikroplastik im Jahr. Die Emissionswerte unterschiedlicher Studien weisen stark divergierende Ergebnisse auf. So gibt das Fraunhofer Institut einen Wert von nur 91.000 Tonnen pro Jahr in Europa (EU) an. (vgl. Bertling et al., 2018: 10)

Zudem wird Mikroplastik häufig in verschiedenen Kosmetik- und Hygieneprodukten wie z.B. in Peelings, Zahnpasta und Reinigungsmitteln eingesetzt. Nach einer Studie des UBA werden „rund 500 Tonnen Mikropartikel aus Polyethylen pro Jahr in Deutschland in kos­metischen Mitteln verwendet.“ (Essel et al., 2015: 17) Das entspricht bei einer deutschen Bevöl­kerung von 80 Millionen Menschen 6,2 Gramm pro Kopf und Jahr. Wird dieser Pro-Kopf-Wert auf die 500 Millionen Einwohner der EU angewendet, so ergibt sich ein Gesamt­volumen von 3.125 Tonnen Mikropartikeln, die durch kosmetische Produkte in einem Jahr in Europa verwendet werden. Das Fraunhofer Institut gibt mit einem Wert von 9.500 Ton­nen, verglichen mit den anderen Autoren, den höchsten Wert an. (vgl. Bertling et al., 2018: 10)

3.2.2 Ausmaß sekundäres Mikroplastik

Die Zersetzung größerer Plastikteile (Littering) entspricht der mengenmäßig größten Quelle für die Entstehung von Mikroplastik. Große Kunststoffabfälle, wie Plastiktüten, gelangen in die Umwelt und werden mit der Zeit durch Wind und Wetter zu immer kleinerem Plastik zermah­len. (vgl. Essel et al., 2015: 31) Somit entstehen aus diesem Plastikabfall Unmengen an sekundärem Mikroplastik. Laut dem UBA „landen ca. sechs bis zehn Prozent der Kunst­stoff­produktion in den Weltmeeren“. (Essel et al., 2015: 24) Da im Jahre 2016 in Europa rund 60 Millionen Tonnen Kunststoff hergestellt wurden, ist davon auszugehen, dass alleine in diesem Jahr zwischen 3,6 Millionen und 6 Millionen Tonnen weltweit im Meer gelandet sind. Da die Zerfallmechanismen von Kunststoffteilen bisher noch unerforscht sind, lässt sich keine Aussage zu der tatsächlichen Menge an Mikroplastik durch Littering pro Jahr treffen.

Eine weitere Quelle besteht in dem Abrieb der Auto,- LKW,- und Motorradreifen. Reifen verlieren im Laufe ihres Lebens kleine Partikel, die gemäß der oben festgelegten Definition als Mikroplastik klassifiziert werden können. (vgl. Essel et al., 2015: 27) Eine Studie des Fraunhofer Instituts gibt als jährlichen Reifenabrieb in Deutschland eine Menge von ca. 102.000 Tonnen an. (vgl. Bertling et al., 2018: 10) Wird dieser Wert auf die EU angewendet, ergibt sich eine grobe Summe von 614.000 Tonnen Mikroplastik pro Jahr, alleine durch den Abrieb der Reifen.

Die Chemiefasern, die sich durch das Waschen der synthetischen Fasern (Bettwäschen, Kleidung usw.) lösen und ins Abwasser gelangen sind für die Umwelt eine weitere große Belastung. (vgl. Boucher & Friot, 2017: 15) Die Kläranlagen sind außer Stande, alle diese Mikropartikel vollständig aus dem Abwasser herauszufiltern, wodurch die Fasern ihren Weg ins Meer finden. (vgl. Liebmann, 2015: 14f.) Hinsichtlich der Erträge von Chemie­fasern durch Textilien gibt es noch wenige Quellen. Das Fraunhofer Institut gibt eine Menge von rund 38.500 Tonnen pro Jahr in Europa an. (vgl. Bertling et al. 2018: 10)

3.2.3 Zusammenfassung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Ausmaß der Quellen von Mikroplastik in Europa (vgl. Bertling et al. 2018: 10)

Abbildung 4 dient der Übersicht des Ausmaßes der verschiedenen Quellen von Mikro­plastik. Hierfür wurden die Emissionsangaben der Konsortialstudie verwendet. In diesem Schaubild werden die zehn größten Emissionsquellen dargestellt. Wie bereits erwähnt, spielt auch das Littering eine große Rolle, da es keine verlässlichen Angaben diesbezüglich gibt, wird es in diesem Diagramm nicht berücksichtigt. Mikroplastik durch Kosmetik befin­det sich laut der Konsortialstudie erst auf Platz 17, die Quellen zwischen Platz 10 und 17 wurden der Übersicht wegen ausgelassen. (vgl. Bertling et al., 2018: 10)

In der nachfolgenden Abbildung 5 werden die Hautpteintragsquellen für Mikroplastik im Meer verdeutlicht. Hier zählen die Fasern der synthetischen Kleidung mit 35% zu der größ­ten Emissionsquelle. (vgl. Boucher & Friot, 2017: 21)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Eintragsquellen für Mikroplastik im Meer (vgl. Boucher & Friot 2017: 21)

Werden die Abbildungen 4 und 5 miteinander verglichen, wird deutlich, dass die Emissio­nen der einzelnen Quellen nicht automatisch mit den Anteilen an Mikroplastik im Meer verglichen werden können. In Abbildung 4 sind die Emissionsangaben der Reifenabriebe 15-mal so hoch wie die der Textilfasern und dennoch zählen die synthetischen Fasern mit Abstand zu der Hauptquelle von Mikroplastik im Meer.

Wieso diese Diskrepanzen so hoch sind, ist noch unklar. Eine logische Erklärung wäre, dass die Fasern der Wäsche und auch Hygieneprodukte direkt ins Abwasser geleitet werden, wohingegen Mikroplastik durch Reifenabrieb einen längeren Weg ins Wasser haben. Die Partikel werden erst durch Wind und Wetter in Seen oder Flüsse transportiert und gelangen somit nach einiger Zeit ins Meer. Viele Partikel lagern sich aber auch im Boden ein und verweilen dort.

3.3 Vorkommen und Befunde

Nach neusten Forschungen gibt es kaum Gebiete, die noch nicht von Mikroplastik betroffen sind. Dadurch, dass Mikroplastik klein und leicht genug ist, um durch die Luft und den Wasserkreislauf verteilt zu werden, ist davon auszugehen, dass Mikropartikel nahezu in allen Umweltkompartimenten aufzufinden sind. (vgl. Bertling et al., 2018: 29) Das schlimme daran ist, dass sich die kleinen Teilchen nach dem aktuellen Stand der Technik nie wieder aus dem Meer entfernen lassen. „In marinen Umweltkompartimenten ist Mikroplastik überall nachgewiesen.“ (Bertling et al., 2018: 29) Laut Browne et al. (2011: 7f.) waren 18 Küsten auf sechs Kontinenten mit Mikroplastik kontaminiert. In Australien wurden dabei nur 8.000 Partikel pro Kubikmeter aufgefunden, wohingegen in Portugal rund 124.000 Fasern pro Kubikmeter im Meer an den Küsten registriert wurden. Auch in der Tiefsee des Atlantiks, des Mittelmeers und des Indischen Ozans wurden Partikel festgestellt. Die Menge der Sedimente lag zwischen 28.000 Fasern pro Kubikmeter und 800.000 Fasern pro Kubikmeter. (vgl. Woodall et al., 2014)

Aus den Berichten einiger Meeresforscher geht heraus, dass nun zusätzlich zu den im Meer vorhandenen Mikroplastik auch Partikel in limnischen Gewässern gefunden wurde. So wurden beispielweise an mehreren Stellen im Rhein Proben entnommen, die zwischen drei und 23 Mikroplastikpartikeln pro Kubikmeter enthielten. (vgl. Mani et al., 2015)

Ebenso wurden bereits in bestimmten Erdreichen wie Äcker und Wiesen Mikropartikel festgestellt. Es wird vermutet, dass dort viel Mikroplastik akkumuliert wird, da viele Mikro­plastikemissionen direkt im Boden freigesetzt werden (z.B. Abrieb von Reifen) und durch Ver­weh­ung verteilt werden. Zudem wurden auch in Lebensmitteln und Tieren erste Partikel nachgewiesen. Darunter befinden sich Honig, Bier, Miesmuscheln und Fische. (vgl. Bertling et al. 2018: 29) Außerdem ist Mikroplastik auch in Meeressalz enthalten und hat zudem schon unser Trinkwasser erreicht. „Aus den Augen aus dem Sinn funktioniert nicht mehr, denn der Kreislauf unseres Plastikmülls zurück auf unseren Teller ist bereits geschlossen, auch wenn wir keinen Fisch essen.“ (vgl. Fath 2019: 18)

3.4 Auswirkungen auf die Umwelt

Wie bereits erwähnt sind Kunststoffe sehr langlebig und können nur langsam oder gar nicht abgebaut werden. Diese Eigenschaft betrifft auch Mikroplastik, denn die kleinen Partikel können Jahrhunderte lang in der Umwelt verweilen. Die Folgen betreffen sowohl uns Menschen, als auch Tiere und Organismen der Umwelt.

Unpolare Kunststoffmoleküle besitzen hydrophobe Eigenschaften, was zur Folge hat, dass Mikroplastik aufgrund dieser Oberflächeneigenschaften vermehrt Schadstoffe bindet. (vgl. Schilling, 2018) Daher lagern sich die im Wasser enthaltenen Umweltgifte an die Ober­fläche der Mikropartikel an. Negative Auswirkungen hat das auf die gesamten Meeres­bewohner, welche die kleinen Partikel über ihre Nahrung aufnehmen (Abb. 6). (vgl. Williamson, 2015: 2) Erste Studien verwiesen auf Gewebeveränderungen, Entzündungs­reaktionen, Tumorbildungen und toxikologische Auswirkungen, zu denen es aufgrund der Nahrungs­aufnahme von Mikroplastik bei den Meeresorganismen kommen kann. (vgl. Glinka, Bund) Ebenfalls gefährlich für Tiere ist, dass die Partikel nicht satt machen, sondern einen vollen Magen erzeugen. (vgl. Kärmann et al., 2016: 2)

Die häufig im Kunststoff enthaltenen Additive sorgen für das nächste Problem. Sie sind nicht chemisch an den Kunststoff gebunden und lösen sich während des Zersetzungs­prozesses. Aus diesem Grund können viele gesundheitsschädliche Additive in unser Wasser gelangen. (vgl. Fath 2019: 16)

Bzgl. der gesundheitlichen Folgen für den Menschen sind derzeit keine ausreichenden Daten­lagen bekannt. Sobald der menschliche Körper Mikropartikel aufgenommen hat, können diese eine Gefahr für ihn darstellen, da die gebundenen Schadstoffe abgegeben werden können. Die Giftstoffe können sich im Magendarmtrakt ansetzen, oder über unsere Atmung in die Lunge gelangen, wodurch das Lungengewebe beschädigt werden kann. (vgl. Fath 2019: 17)

Abbildung 6: Übersicht über die Verbreitung und Auswirkungen von Mikroplastik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.5 Gibt es erste Vermeidungsstrategien?

Die Erkenntnis, dass Strategien gefunden werden müssen, um unseren Plastikkonsum und dessen Auswirkungen auf die Umwelt zu verbessern, ist nicht neu. Schon seit Jahren gibt es neue Pläne, die sich auf das Recycling oder die Müllreduzierung fokussieren, um das Müll­aufkommen in den Meeren zu verringern. Auch der neue 5-Punkte-Plan des Bundes­umweltministeriums für weniger Plastik und mehr Recycling hat vor allem das Ziel, überschüssige Verpackungen zu vermeiden. Deshalb sollen überflüssige Einwegplastik­artikel zukünftig verboten werden. Zu diesen überflüssigen Einwegartikeln zählen bisher beispiels­­weise Einweg-Plastikteller, Strohhalme und Wattestäbchen. (vgl. Bundesminis­terium (BMU), 2018: 4) Einige Länder wie England, Frankreich und Schweden haben bereits per Gesetz die Verwendung von Einweggeschirr verboten. (vgl. Fath 2019: 36)

Auf der Suche nach Informationen über die Strategien gegen Plastikmüll sind unzählige Artikel, Richtlinien oder Jahrespläne auffindbar. Wie bereits erwähnt kann auch Makro­plastik irgendwann zu Mikroplastik zerfallen, somit trägt die allgemeine Plastikmüll­reduzierung in gewisser Weise zur Verringerung von Mikroplastik bei. Doch wie sieht es mit der Vermeidung der restlichen Mikroplastikquellen aus? Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass es bisher nur wenig Vermeidungsstrategien gibt. Die European Outdoor Group und die europäische Vereinigung für Textilien und Bekleidung haben sich zusammen­geschlossen, um Ende 2019 Maßnahmen zu definieren und die Forschung zur Vermeidung von Mikroplastik voranzutreiben. (vgl. Textile Mission) In Deutschland sind derzeit die Verwen­dung von Mikroplastik in Kosmetikartikeln in Diskussion. Ein eindeutiges Verbot ist in Deutschland noch nicht in Sicht. Der Bund fordert bereits seit vier Jahren Lösungsansätze dieser Problematik. Die Bundesratsinitiative von Hamburg und Thüringen fordern nun ebenfalls ein Verbot von Mikropartikeln in Hygieneartikeln. Eine konkrete Zeitvorgabe ist allerdings noch nicht vorhanden. (vgl. Bund, 2019)

Umso erheblicher ist es, dass die Konsumenten hinreichend über den Einsatz und die Aus­wirkungen von Mikroplastik informiert sind. Der weitere Verlauf dieser Arbeit wird auf die Ent­stehung von Mikroplastik - bzw. fasern durch Textilien beschränkt, um die Einflüsse der Mikro­faserfreisetzung beim Waschen der Kleidung zu erläutern.

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